光纤特性测试：CD、PMD、光谱衰减、ORL 与时延

损耗测试只能说明光纤是否通光，不能说明它能否承载 80 km 的 10G、四十路 DWDM 信道或一路 400ZR 信号：这些问题取决于色度色散、偏振模色散、全波段的衰减、反射，有时还有时延。测量这些参数就是光纤表征。本页说明何时需要做表征、哪种测试回答哪个问题、每项测量如何进行、每种业务对应的数值要求，以及在把钱花在光模块之前，测试结果能揭示旧光纤或未知光纤的哪些信息。

何时需要做表征

情况	超出标准损耗测试和 OTDR 之外需要做的测试
新建路由，≤ 10G，≤ 40 km，现代 G.652.D	无需额外测试：Tier 1 在 1310/1550 nm 的损耗测试和双向 OTDR 已经足够（测试与测量）
10G 传输 60–80 km，10G DWDM 直接检测	色度色散（限值为 1 000–1 600 ps/nm）、ORL
老旧 40G NRZ 或 DPSK 直接检测	PMD（非常敏感）、CD 及色散补偿规划
100G+ 相干、400ZR/ZR+	损耗和 ORL；CD 用于识别光纤类型（G.653/G.655 会改变非线性规划）；PMD 用于确认是否在 DSP 窗口内；光谱衰减用于 C 波段平坦度；如业务有要求，还需时延
暗光纤租用或租用光纤对的验收	全套测试，双向，三个波长，另加光纤类型识别、反射率图和端面图像，构成光纤的“身份档案”
升级前的旧光纤（2000 年前安装）	首先测 PMD（它可能是致命因素），CD 用于识别类型，光谱衰减用于水峰和氢损（可靠性与老化）
CWDM 全部 18 个信道	光谱衰减 1 270–1 610 nm：1383 nm 水峰决定其中三个信道
PON 叠加波长（1490/1577/1625 nm）	这些波长下的衰减，ORL ≥ 32 dB（反射与回波损耗）
前传、时间同步	时延，以及光纤对两根光纤之间的长度不对称：PTP 精度取决于它

测试

测试	方法	结果	典型仪器
光谱衰减	宽带光源加光谱分析仪、扫描可调激光器加功率计，或多波长 OTDR（1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm）	1 260–1 650 nm 范围内 dB/km 随波长的变化；1383 nm 水峰、氢损、朝 1 625 nm 上升的弯曲损耗、C 波段平坦度	带光源的 OSA，或表征型 OTDR
色度色散（CD）	相移法或差分相移法（IEC 60793-1-42），或基于 OTDR、拟合色散曲线的四波长法	D(λ)，单位 ps/(nm·km)；零色散波长 λ₀；斜率 S₀；链路总色散，单位 ps/nm（色散与带宽）	CD 分析仪，或带远端光源的 OTDR 模块
偏振模色散（PMD）	干涉法（TINTY/GINTY）、固定检偏器波长扫描法、琼斯矩阵法；用分布式 P-OTDR 定位不良区段	总 PMD，单位 ps（平均 DGD），以及系数，单位 ps/√km；这是统计量，需要重复测量并记录温度	远端带偏振宽带光源的 PMD 分析仪
光回波损耗与反射率	OCWR 或 OTDR	ORL，单位 dB；每个事件的反射率	ORL 表、OTDR
插入损耗	每个业务波长、双向的光源加功率计（Tier 1）	每根光纤的 dB 值	OLTS
时延与长度	OTDR 测长，或带远端环回的时延测试仪（往返 ÷ 2）	µs 和米；4.9 µs/km；由相同折射率下的长度差得出光纤对之间的不对称性	OTDR、带时延功能的以太网测试仪
光纤类型识别	根据 CD 测试得出的 λ₀ 和 D(1550)、熔接点处的背向散射台阶、记录资料	G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657，以及制造年代（光纤类型）	CD 分析仪加 OTDR
多模模式带宽	对样品做差分模式时延 / 有效模式带宽测试	确认 OM 等级	实验室；现场很少做

各业务限值

典型数值；确切数值以光模块或标准为准。

业务	色度色散容限	PMD 容限（平均 DGD）	损耗 / ORL
1G、10G，最长 40 km（LR、ER）	在 G.652 上不构成限制（40 km × 17 = 680 ps/nm，限值 ≈ 1 000–1 600）	≤ 10 ps（100 ps 比特的 10 %）	预算 6–15 dB；ORL ≥ 12 dB
10G 80 km（ZR）及 10G DWDM 直接检测	无补偿时 ≤ 1 600 ps/nm；80 km × 17 = 1 360 ps/nm，裕量很小	≤ 10 ps	预算 23–24 dB；ORL ≥ 24 dB
老旧 40G NRZ / DPSK	≤ 60–100 ps/nm，需要色散补偿	≤ 2.5 ps	ORL ≥ 24 dB
100G 相干 DP-QPSK	± 50 000 ps/nm（可达数千 km）	25–30 ps 及以上	受 OSNR 限制；ORL ≥ 24 dB（相干长途传输）
400ZR（OIF）	± 2 400 ps/nm（≈ 120 km 的 G.652）	≈ 10 ps	不放大：损耗 ≤ 11 dB（≈ 40 km）；放大：120 km，OSNR ≥ 26 dB
400ZR+、800ZR	± 20 000 … ± 50 000 ps/nm	容限较宽	受 OSNR 限制
CWDM 10G，18 个信道	按每信道 10G 处理	≤ 10 ps	每信道衰减，含水峰（CWDM 复用与预算）
GPON / XGS-PON	不构成限制	不构成限制	等级预算（B+ 28、C+ 32、N1 29、N2 31、E1 33、E2 35 dB）；ORL ≥ 32 dB；反射率 ≤ −35 dB

PMD 计算：平均 DGD = PMD 系数 × √L。现代 G.652.D 在 ≤ 0.1 ps/√km 时，100 km 上只有 1 ps，可以忽略；1980 年代光纤在 1–2 ps/√km 时，100 km 上达到 10–20 ps，除非改用相干技术，否则该路由上的 10G NRZ 就此终结（公式与计算）。

解读结果：光纤身份与年代

测量结果	结论
λ₀ = 1 300–1 324 nm，D(1550) = 16–18 ps/(nm·km)	G.652；1383 nm 峰值低 → G.652.C/D，峰值高 → G.652.A/B
D(1550) = 2–6 ps/(nm·km)，λ₀ 约在 1 450–1 520 nm	G.655 非零色散位移光纤；需核对符号；密集 DWDM 中需注意四波混频（非线性效应）
D(1550) ≈ 0	G.653 色散位移光纤：若不采用不等信道间隔或 L 波段，则无法在 C 波段做 DWDM
D(1550) = 18–22 ps/(nm·km)，衰减 ≈ 0.17 dB/km	G.654 纯硅芯
PMD 系数 > 0.5 ps/√km	光纤产自 1995 年前后；100 km 以上的 10G 有风险；相干方案没问题
1383 nm 水峰高于 0.5 dB/km	无法用于 E 波段 CWDM（1 371–1 411 nm 信道）；其余波段可用
衰减斜率相对基线上升，在 1 383 nm 和 1 550 nm 以上最严重	氢老化或进水：需要更换该区段
损耗朝 1 625–1 650 nm 急剧上升	路由上存在宏弯或微弯
光纤对长度不对称 > 10–20 m	若不补偿，PTP 定时误差为 50–100 ns

流程与报告

步骤	做法
准备	两端都放置仪器，用远端单元或第二组人员；检查并清洁参考跳线（端面检查与清洁）；光纤须处于暗光状态：带业务的光纤无法测量 CD 和 PMD
条件	记录日期、时间和温度：PMD 会随之变化；测试光纤对的全部光纤以及备用芯
时间	有经验的团队做全套测试，每根光纤 30–60 分钟
交付物	每根光纤：双向全波长损耗、ORL、双向 OTDR 曲线（.sor）、带 λ₀ 和总色散的 CD 曲线、PMD、光谱衰减曲线、时延和长度、反射率图、端面图像；按目标业务判定合格/不合格
存档	保存带设置的仪器原始文件，而不只是 PDF（文档与标签）
标准	IEC 61280-4-2（已安装单模链路的衰减和 ORL）、IEC 61280-4-4（已安装链路的 PMD）、IEC 61280-4-1（已安装多模链路）、IEC 60793-1-42（CD）、TIA FOTP-175（CD）、ISO/IEC 14763-3 和 TIA-568.3-D（验收）（标准一览）

暗光纤验收清单：光纤类型已注明并经 CD 确认；1310/1550/1625 处每公里损耗符合报价；每个熔接点双向 ≤ 0.1 dB，每个连接器双向 ≤ 0.5 dB；ORL ≥ 27 dB（PON 为 ≥ 32 dB）；PMD 在业务限值以内；光谱曲线不含氢损特征；已记录长度和时延；已移交文档和坐标。

在 CodingBox 中

相干模块一旦起振，就能免费给出光纤的表征结果：CMIS VDM 报告 DSP 所见的色度色散、DGD、PDL、 OSNR 和偏振变化速率。CodingBox 显示模块公布了哪些观测量，并读取其 DDM 页面，因此可以把光纤的开通测试报告与模块自身对同一链路的观测进行比对：二者不一致，说明存在跳线问题、连接器脏污，或勘测之后更换过光纤（VDM 与 FEC 指标， Check transceiver）。

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